明 細 書 m族 窒化 物 系 化 合 物 半導 体 の 製造方 法 技術分 野
本発 明 は I I I 族 窒 化 物 系 化合物 半導 体 の 製造方法 に 関 す る 。 尚 、 I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半導 体 と は 、 例 え ば A 1 N、 GaN、 InN の よ う な 2 元 系 、 AlxGai-xN, Alxln丄 - XN、 G axln — XN ( い ず れ も 0 < χ< 1) の よ う な 3 元 系 、 AlxGayI ni-x-yN ( 0< χ< 1, 0< y< l, 0< x + y< l) の 4 元 系 を 包 括 し た 一 般式 AlxGaylm yN ( 0≤ x≤ l, 0≤ y≤ 1 , 0≤ χ + y≤ 1) で 表 さ れ る も の 力 S あ る 。 な お 、 本 明 細 書 に お い て は 、 特 に 断 ら な い 限 り 、 単 に I I I 族 窒 化 物 系 化合物 半導 体 と 言 う 場合 は 、 伝 導型 を p 型 あ る い は n 型 に す る た め の 不 純物 が ド ー プ さ れ た III 族 窒 化 物 系 化合 物 半導 体 を も 含 ん だ 表 現 と す る 。 背 景 技術
I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 は 、 例 え ば発 光 素 子 と し た 場 合 、 発 光 ス ぺ ク ト ル が 紫外 カゝ ら 赤 色 の 広 範 囲 に 渡 る 直 接 遷移 型 の 半 導 体 で あ り 、 発 光 ダ イ ォ ー ド (LED)や レ ー ザ ダ イ ォ ー ド (LD)等 の 発 光 素 子 に 応 用 さ れ て い る 。 ま た 、 そ の バ ン ド ギ ャ ッ プ が 広 い た め 、 他 の 半導 体 を 用 い た 素 子 よ り も 高 温 に お い て 安 定 し た 動 作 を 期 待 で き る こ と 力 ら 、 F E T 等 ト ラ ン ジ ス タ へ の 応用 も 盛 ん に 開 発 さ れ て レヽ る 。 ま た 、 ヒ 素 (As)を 主成 分 と し て い な レヽ こ と で 、 環 境 面 か ら も 様 々 な 半導体 素 子 一 般 へ の 開 発 が 期 待 さ れ て
い る 。 こ の III 族 窒 化 物 系 化 合物 半導 体 で は 、 サ フ ア イ ァ を 基 板 と し 、 そ の 上 に 形成 し た 素 子 の 他 、 炭 化 ケ ィ 素 (S iC)基板 ゃ シ リ コ ン (Si)基板 を 用 レ、 る も の 力 S あ る 。
I I I 族 窒 化 物 系 化合物 半導 体 を 基板 上 に ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 さ せ る 際 、 基板 が 完全 に 洗浄 さ れ て い な い場合 や 微 細 な き ず を 有 す る 場合 、 又 は 成長 条 件 が 最適 で な い 場 合 な ど 、 バ ッ フ ァ 層 を 介 し て も 基板 の 汚 れ や き ず の 上 部 に は 単 結 晶 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 が 形成 さ れ な レ、 場合 力 s あ る 。 こ の よ う な 基板 の 汚 れ や き ず が 極 め て 小 さ い 領 域 で あ っ て も 、 単 結 晶 の I I I 族 窒 化 物 系 化合 物 半 導 体 が 形成 さ れ な い 領域 は 、 I I I 族 窒 化物 系 化 合物 半 導 体 を 厚 膜 に ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る ほ ど 広 が っ て い く こ れ は ピ ッ ト と 呼 ば れ る も の で 、 I I I 族 窒 ィヒ 物 系 化 合 物 半導 体 に お い て は 、 一 般 的 に 側 面 を { 1 _ 1 0 1 } 面 と す る 倒 立 六 角 錐状 の も の と し て 現 れ る 。 こ の 側 面 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導体 の 成 長 面 が c 面 { 0 0 0 1 } 面 で あ る 場合 、 そ れ ら の な す 角 度 が 約 6 2 度 で 、 場合 に よ っ て は I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル 成長 さ せ た 膜厚程度 の 大 き さ の ピ ッ ト と な る 場合 も 有 り 得 る 。
ま た 、 I II 族 窒 化 物 系 化合 物 半導 体 と 格 子 定数ゃ 熱膨 張率 の 近 い 基板 は 安 価 に 得 ら れ る も の が 無 い 。 そ の た め サ フ ァ イ ア 、 シ リ コ ン 、 SiC、 ス ピ ネ ル (MgAl204) な ど の 異種基板 を 用 レヽ る こ と が 一 般 的 で あ る 。 し 力 し 、 サ フ ァ ィ ァ 、 シ リ コ ン 、 SiC、 ス ピ ネ ル (MgAl204) な ど の 異 種基 板 上 に I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半導体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル成
長 さ せ る と 、 極 め て 多 量 の 貫 通 転位 を 有す る III 族 窒化 物 系 化 合 物 半 導 体 が 形 成 さ れ て し ま う 。 こ の 貫 通 転位 も 上 記 ピ ッ ト 形 成 の 始 点 と な る 場合 が あ る 。
こ の 様 子 を 図 7 に 示 す。 図 7 は 、 基板 5 0 1 に 、 バ ッ フ ァ 層 5 0 2 を 介 し て III 族 窒 化 物 系 化合 物 半導体 層 5 0 3 を 形 成す る 様 子 を 示 し て い る 。 基板 5 0 1 に S で 示 し た 小 さ い 面 積 の 領 域 が 、 汚 れ を 有 し て い た り 、 傷 を 有 し て レヽ た り し た と す る と 、 図 7 に 示 す よ う に そ の 部 分 を バ ッ フ ァ 層 5 0 2 が 覆 わ な い 様 な 場合 が あ る 。 こ の ま ま III 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半導体 層 5 0 3 を ェ ピ タ キ シ ャ ル 成長 さ せ た こ と で 、 ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 面 C と 、 約 6 2 度 の 角 度 を 成 す { 1 一 1 0 1 } 面 M ' を 有 す る ピ ッ ト が 形成 さ れ て し ま う 。 即 ち 、 本 来 ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 面 C 上 に ど ん ど ん I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半導 体 が 積層 さ れ て い く は ず が 、 下層 に ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 面 が 無 い 部 分 に つ い て は ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 が 無 い カゝ 非 常 に 遅 い 力 ら で あ る 。 ま た 、 基 板 5 0 1 と の 格子 定 数 の 差 力ゝ ら 、 貫通 転位 D i、 D 2、 D 3、 D 4 が 形成 さ れ る 。 貫 通 転位 D i の よ う に バ ッ フ ァ 層 5 0 2 の 範 囲 で 消 滅 す る も の 、 貫 通転 位 D 2 の よ う に III 族 窒 化 物 系 化 合物 半導 体 層 5 0 3 の 成長 中 に 消 滅 す る も の 、 貫 通 転位 D 3 の よ う に III 族 窒 化 物 系 化 合物 半導 体層 5 0 3 の 成 長 中 に 消 滅せず 、 成長 面 C に 追 随 し て 成 長 し て い く も の の 他 、 あ る 時 点 力ゝ ら ピ ッ ト P 2 を 生 成 し て し ま う 貫 通 転位 D 4 も あ る 。
こ の よ う に 、 一 度 ピ ッ ト が 形成 さ れ て し ま う と 、 通 常 の ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 中 に は ピ ッ ト 力 S 消 滅す る こ と は 無 力 つ た 。 ま た 、 ピ ッ ト 力 S 形成 さ れ て し ま う と 、 そ の 部 分
を 含 む 領 域 に 形成 さ れ る II I 族 窒化 物 系 化 合 物 半導 体 素 子 は 、 そ の 特性 が 著 し く 低 下す る 。 ま た 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半導 体 多 層 膜 を 形成 し て も I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導体 が 平 坦 で な い 部 分 を 有 す る の で 、 素 子 寿命 も 短 い も の と な る 。 ま た 、 設 計 通 り の 特性 を 有 し な い 素 子 と な っ て し ま う 。 こ の よ う に 、 従 来 は ピ ッ ト が 形成 さ れ て し ま う と 、 そ の 上層 に 形成 さ れ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 素 子 は 不 良 品 と な り 、 歩 留 ま り の 悪 化 を も た ら し て い た 。 発 明 の 開 示
本発 明 は 上 記 の 課題 を 解決す る た め に な さ れ た も の で あ り 、 そ の 目 的 と す る と こ ろ は 、 ピ ッ ト の 低 減 さ れ た I I I 族 窒化 物 系 化 合物 半導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 に よ り 得 る こ と で あ る 。 発 明 の 第 1 の 特 徴 は 、 ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 を 用 い た II I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造方 法 に お い て 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 面 状 に 一 定 厚 さ に ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 さ せ る 第 1 工程 と 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半導 体 と 組成 の 異 な る 第 2 の II I 族 窒化 物 系 化合 物 半 導 体 を 、 縦 方 向 よ り も 横 方 向 成長 の 速 い よ う な 所 定 条 件 で ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 さ せ る 第 2 ェ 程 と 、 第 1 の II I 族 窒 化物 系 化 合 物 半導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 さ せ る 第
3 工程 と か ら な り 、 第 2 工程 に お い て ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 さ れ る 第 2 の III 族 窒化 物 系 化合 物 半 導体 は 第 1 工程 で形成 さ れ た 第 1 の I I I 族 窒化 物 系 化 合物 半導 体表 面 の
ピ ッ ト を 埋 め る も の で あ る こ と を 特徴 と す る 。 こ こ で 面 状 に と は 、 完全 な 平 面 を 意 味す る も の で は な い 。 ま た 、 縦方 向 よ り も 横 方 向 成長 の 速 い よ う な 所 定 条件 と は 、 縦 方 向 成 長 と 横方 向 成長 と を 同 時 に 行 っ て 比 較 す る と 縦方 向 よ り も 横 方 向 成長 が 速 い よ う な 条件 の 意 味 で あ る 。 ま た 、 ピ ッ ト を 埋 め る と は 、 ピ ッ ト が 完 全 に 埋 め ら れ て 平 滑 化 す る こ と に 限 定 さ れ ず 、 「 ピ ッ ト が 埋 ま る 方 向 に 」 状 態 が 変 化 す る 程度 で 良 い も の と す る 。
ま た 、 発 明 の 第 2 の 特徴 は 、 第 2 工 程 に お い て 成 長 さ れ る 前 記 第 2 の III 族 窒化 物 系 化 合物 半 導 体 は ア ル ミ 二 ゥ ム を 含 む も の で あ る こ と を 特徴 と す る 。 ま た 、 発 明 の 第 3 の 特徴 は 、 第 2 工程 に お い て 成 長 さ れ る 第 2 の III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 の III 族 中 の ア ル ミ ニ ウ ム 組成 が 、 第 1 の III 族 窒 化 物 系 化合 物 半導 体 の III 族 中 の ァ ル ミ ニ ゥ ム 組成 よ り も モ ル比 5 % 以 上 多 い こ と を 特 徴 と す る 。 こ こ で ア ル ミ ニ ウ ム 組成 が モ ル 比 5 % 以 上 多 い と は 、 ί列 え は * 、 GaN と Alo.05Gao.95N、 Alo. tGao. sN と Alo. 15Ga。.85N の よ う に 、全 III 族 中 の ア ル ミ ニ ウ ム 組 成 の 差 が 5 % 以 上 で あ る こ と を 言 い 、 い わ ゆ る 1.05 倍 以 上 の こ と を 指す も の で は な レヽ 。
ま た 、 発 明 の 第 4 の 特徴 は 、 第 1 の I I I 族 窒化 物 系 化 合物 半 導 体 の I I I 族 中 の ア ル ミ 二 ゥ ム 組成 が モ ル比 5 パ 一セ ン ト 以 下 、 第 2 の III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 の II I 族 中 の ア ル ミ ニ ゥ ム 組成 が モ ル 比 1 0 パ ー セ ン ト 以 上 で あ る こ と を 特徴 と す る 。 ま た 、 発 明 の 第 5 の 特徴 は 、 第 1 の III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の III 族 中 の ア ル ミ ニ ゥ ム 組 成 が モ ル 比 0 パ ー セ ン ト 以 上 2 パ ー セ ン ト 以 下
第 2 の III 族 窒化 物 系 化 合物 半 導 体 の I II 族 中 の ア ル ミ ニ ゥ ム 組成 が モ ル 比 7 パ ー セ ン ト 以 上 で あ る こ と を 特徴 と す る 。
ま た 、 発 明 の 第 6 の 特徴 は 、 第 2 工程 に お け る 所 定条 件 が 、 9 0 0 °C 以 上 の 成 長 温 度 で あ る こ と を 特徴 と す る 。
ま た 、 発 明 の 第 7 の 特徴 は 、 第 3 工程 に 続 き 、 少 な と も 第 1 の I II 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 を エ ッ チ ン グ に よ り 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形成 し た の ち 、 島 状 態 の 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び側 面 を 核 と し て 第 4 の I II 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導体 を 縦及 び横方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特徴 と す る こ こ で 、 少 な く と も 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導体 を エ ッ チ ン グ す る と は 、 第 3 工程 に て 成長 さ れ た 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 少 な く と も エ ッ チ ン グ す る の 意 味 で あ り 、 第 2 工 程 に て 成長 さ れ た 第 2 の II I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導体 を も エ ッ チ ン グ し て も 、 さ ら に は 第 1 工程 に て 成長 さ れ た 第 1 の II I 族 窒 化 物 系 化合 物 半 導 体 を も エ ッ チ ン グ し て も 良 い 。
本発 明 の 上記 の 第 1 〜 第 7 の 特徴 の 概 要 を 図 1 を 参 照 し な 力 S ら 説 明 す る 。 今 、何 等 か の 小 領 域 S が 原 因 と な り 、 ピ ッ ト P を 有 す る 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化合 物 半導 体層 3 1 が 形成 さ れ て い る と す る ( 図 1 の ( a ) )。 こ こ で所 定 条 件 で 、 供給源 量 を 切 換 え て 、 組成 の 異 な る 第 2 の II I 族 窒 ィヒ 物 系 化合 物 半 導 体層 4 を 形成 す る 。 こ の と き 、 第 2 の III 族 窒化 物 系 化 合 物 半導 体層 4 が 縦方 向 よ り も 横方 向 成長 の 速 い よ う な 成 長 条 件 で あ る の で 第 1 の II I
族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体層 3 1 が 覆 え な か っ た 小領域 S を 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体層 4 が 覆 え る よ う に な る ( 図 1 の ( b ) )。 こ う し て 、 い わ ば横 方 向 成長 的 に ピ ッ ト の 底 部 (倒 立 六 角 錐 の 頂 点 ) S を 第 2 の III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 4 が 覆 っ た の ち 、 再 度 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体層 3 2 を 形成す べ く ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 を 行 え ば ( 図 1 の ( c ) )、 例 え 凹 部 が残 っ て レ、 て も 、 そ の 凹 部 に は 急速 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半導 体 3 2 が 形 成 さ れ 、 結 局 極 め て 平坦 な c 面 が 形成 さ れ る ( 図 1 の ( d )、 第 1 の 特徴 )。
第 2 の II I 族 窒化 物 系 ィヒ 合物 半導 体 層 に ア ル ミ ニ ウ ム を 含 む こ と で 、 容 易 に 横方 向 成 長 の 速 い よ う な 成長 条件 を 設 け る こ と 力 S で き る ( 第 2 の 特 徴 )。 第 1 、 第 2 の I II 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体層 の ア ル ミ 二 ゥ ム 組成 の 差 は 5 % 以 上 、 更 に は 1 0 % 以 上 で あ る こ と が 望 ま し い ( 第 3 の 特徴 )。 例 え ば 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 が G a N な ら ば 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半導体 の 組成 を Alo. iGao. gN又 は Al。. 15Gao. 85N と す る こ と で確 実 に ピ ッ ト を 埋 め る こ と が で き る こ と を 本発 明 者 ら は 見 出 し て い る 。 こ こ に お い て 、 第 1 の I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半導 体 の I I I 族 中 の ア ル ミ ニ ウ ム 組成 が モ ル比 5 ノ、 °一セ ン ト 以 下 、 第 2 の I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半導 体 の II I 族 中 の ア ル ミ ニ ウ ム 組成 が モ ル 比 1 0 パ ー セ ン ト 以 上 で あ れ ば ( 第 4 の 特 徴 )、 又 は 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の II I 族 中 の ア ル ミ ニ ウ ム 組成 が モ ル 比 0 ノ、。一セ ン ト 以 上 2 パ ー セ ン ト 以 下 、 第 2 の I II 族 窒化 物 系 化合物 半導 体 の I I I 族 中 の ア ル ミ ニ ウ ム 組成 が モ ル 比 7 パ ー セ ン ト
以 上 で あ れ ば ( 第 5 の 特徴 )、 本願発 明 が 適 用 で き る 。 第 2 工程 に お け る 成 長 条 件 が 、 9 0 0 °C 以 上 の 成 長 温 度 で あ れ ば 、 横 方 向 成 長 が 容 易 と な る ( 第 6 の 特徴 )。 ま た 、 第 3 工程 に 引 き 続 き 、 少 な く と も 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を エ ッ チ ン グ に よ り 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形成 し た の ち 、 島 状 態 の 段 差 の 上段 の 上 面 及 び側 面 を 核 と し て 第 4 の I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦及 ぴ横方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 さ せ る こ と で 、 よ り 欠 陥 の 少 な い 部 分 を 核 と し た 横方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 に よ り 、 段 差 の 埋 め ら れ た 部 分 は 貫 通 転位 の 抑 制 さ れ た 領域 と す る こ と が で き る ( 第 7 の 特徴)。
又 、 上記 の 第 1 〜 第 7 の 特徴 に お い て 、 第 2 の I I I 族 窒化物 系 化 合 物 半 導 体 に マ グ ネ シ ウ ム を ド ー プす る こ と に よ り 横 方 向 成長 速度 を 大 き く す る こ と が で き る 。
又 、 本発 明 の 第 8 の 特徴 は 、 基 板 上 に 、 ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 を 用 い た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導体 の 製造方 法 に お い て 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 さ せ る 第 1 工 程 と 、 ェ ピ タ キ シ ャ ル原 料 の 供給 を 一 時停 止 し 、 基板 温 度 を 一 定 温 度 上 昇 さ せ て 保 持 す る 第 2 工 程 と を 有 し 、 第 2 工 程 に お い て は 、 第 1 工 程 で 形成 さ れ た 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半導体表 面 の ピ ッ ト カ 埋 め ら れ る こ と を 特徴 と す る 。 ェ ピ タ キ シ ャ ル 原 料 の 供給 を 一 時停止 す る と は 、 例 え ば I I I 族源 ( 複 数 な ら ば全 て ) と 窒 素 源 の 少 な く と も 一 方 の 供 給 を 留 め る こ と を 言 う 。 ま た 、 ピ ッ ト を 埋 め る と は 、 ピ ッ ト が 完全 に 埋 め ら れ て 平 滑化 す る こ と に 限 定 さ れず 、 「 ピ ッ ト カ S 埋 ま る 方 向 に 」 状態 が 変 ィヒ す る 程度 で 良 い も の と す る 。
ま た 、 第 9 の 発 明 の 特徴 は 、 第 2 工程 に お け る 一 定 温 度 と は 、 5 0 °C 以 上 2 0 0 °C 以 下 の 範 囲 の 上 昇 幅 で あ る こ と を 特徴 と す る 。
ま た 、 第 1 0 の 発 明 の 特徴 は 、 第 2 工程 に つ づ い て 、 第 1 工程 に お い て 形 成 し た も の と 同 じ I I I 族 窒化物 系 化 合物 半導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 さ せ る 第 3 工程 を 有 す る こ と を 特徴 と す る 。 ま た 、 第 1 1 の 発 明 の 特徴 は 、 第 3 工程 の 基板 温度 は 、 第 2 工程 で 上 昇 さ せ た 後 の 温度 を 保持 す る こ と を 特徴 と す る 。
ま た 、 第 1 2 の 発 明 の 特徴 は 、 第 1 工程 に お け る 基 板 温度 は 7 0 0 °C 以 上 1 0 5 0 °C 以 下 で あ り 、 第 2 工程 に お け る 上 昇 後 の 基板 温度 は 9 0 0 °C 以 上 1 2 5 0 °C 以 下 で あ る こ と を 特徴 と す る 。
ま た 、 第 1 3 の 発 明 の 特 徴 は 、 第 3 工 程 に 続 き 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半導 体 を エ ッ チ ン グ に よ り 点 状 、 ス ト ラ イ プ状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 し た の ち 、 島 状 態 の 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び側 面 を 核 と し て 新 た な I I I 族 窒 化 物 系 化合 物 半導 体 を 縦及 び横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 さ せ る 工程 と を 有 す る こ と を 特徴 と す る 。 新 た な I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半 導 体 は 第 1 、 第 3 工程 に お い て 形成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 同 じ 組成 で も 良 く 、 一 部 異 な る 組成 で も 良 い 。 本発 明 の 第 8 〜 第 1 3 の 特徴 の 概 要 を 図 4 を 参 照 し な カ ら 説 明 す る 。 今 、 何 等 力ゝ の 小領 域 S が 原 因 と な っ て 、 ピ ッ ト P を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半導 体層 1 3 1 が 形成 さ れ て い る と す る ( 図 4 の ( a ) )。 こ こ で ェ ピ タ
キ シ ャ ル 成長 を 一 時停止 し 、 基板 温度 を 一 定温度 の 上 昇 さ せ 、 保 持す る と 、 ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 し た I I I 族 窒ィ匕 物 系 化合 物 半導 体表 面 が 活性化 し 、 い わ ゆ る マ ス ト ラ ン ス ポ ー ト が 生 じ る 。 即 ち 、 平 坦 な C 面 が 形成 さ れ て い る 部 分 に お い て は 、 若 干 の 分解 又 は 移動 に よ り 表 面 が 後 退 す る 。 一 方 、 ピ ッ ト 形 成 部 P に お レヽ て は 、 { 1 一 1 0 1 } 面 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導体 が 移 動 し 、 横方 向 成 長 が 生 じ る も の と 考 え ら れ る 。 ま た 、 ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 を 阻 害 し て い た 倒 立 六 角 錐 の 頂 点 ( も つ と も 低 い 部 分 ) 付近 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半 導 体 が 移 動 す る も の と も 考 え ら れ る ( 図 4 の ( b ) )。 こ う し て 、 い わ ば横方 向 成 長 的 に ピ ッ ト の 底 部 ( 倒 立 六 角 錐 の 頂 点 ) S を 一旦 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 が 覆 っ て し ま え ば ( 図 4 の ( c ) ) そ の 後 I I I 族源 、 窒 素 源 の 供給 を 再 開 し て ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 を 行 う と 、 例 え 凹 部 が 残 っ て レヽ て も 、 そ の 凹 部 に は 急 速 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半導 体 1 3 2 が 形成 さ れ ( 図 4 の ( d ) )、 結 局 極 め て 平 坦 な c 面 が 形成 さ れ る ( 第 8 の 特徴 )。
第 1 工 程 と 第 2 工程 と の 温度 差 は 、 5 0 °C 以 上 2 0 0 C 以 下 で あ る こ と が 望 ま し い 。 5 0 °C 未 満 の 温度 差 で は マ ス ト ラ ン ス ポ ー ト の 効 果 が 得 ら れ な レヽ 。 一 方 、 2 0 0 °C を 越 え る 温度 差 で は 、 第 1 工程 の I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半導 体 が 単 結 晶 成 長 し 、 且 つ 第 2 工程 で マ ス ト ラ ン ス ポ ー ト に 寄 与 し な い 急速 な 分解 を 起 こ さ な い よ う に コ ン ト ロ ー ルす る こ と が 実現 困 難 で あ る ( 第 9 の 特徴 )。
マ ス ト ラ ン ス ポ ー ト の み に よ っ て ピ ッ ト を 完全 に 埋 め て し ま う こ と は 困 難 が 伴 う の で 、 第 2 工程 に つ づ い て 、
第 1 工程 に お い て 形成 し た も の と 同 じ I I I 族 窒化物 系 化 合 物 半 導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る こ と が 望 ま し い こ れ に よ り 第 1 工 程 と 第 2 工程 、 第 3 工程 に よ り 単 一 の 組成 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体層 を 形成 す る こ と が で き る ( 第 1 0 の 特徴 )。 第 3 工 程 の 基板 温 度 は 、 第 2 ェ 程 で 上 昇 さ せ た 後 の 温度 を 保持す る こ と が よ り 望 ま し い ( 第 1 1 の 特徴)。
具 体 的 な 温度 は 、 第 1 工 程 に お け る 基板 温度 は 7 0 0 °C 以 上 1 0 5 0 °C 以 下 と し 、 第 2 工 程 に お け る 上 昇 後 の 基板 温度 は 9 0 0 °C 以 上 1 2 5 0 °C 以 下 と す る こ と 力 S 望 ま し い 。 第 1 工程 と 第 2 工程 の い ず れ に お い て も 単 結 晶 成 長 が 可 能 な 範 囲 の 温度 で あ る こ と が 望 ま し い ( 第 1 2 の 特徴)。
ま た 、 第 3 工程 に 続 き 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 を エ ッ チ ン グ に よ り 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 し た の ち 、 島 状態 の 段 差 の 上 段 の 上 面及 び 側 面 を 核 と し て 新 た な I I I 族 窒化 物 系 化 合物 半 導 体 を 縦 及 ぴ横方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 さ せ る こ と で 、 よ り 欠 陥 の 少 な い 部 分 を 核 と し た 横方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 に よ り 、 段 差 の 埋 め ら れ た 部 分 は 貫通 転位 の 抑制 さ れ た 領域 と す る こ と 力 S で き る ( 第 1 3 の 特徴 )。
図 面 の 簡 単 な 説 明
第 1 図 は 、 本発 明 の 具 体 的 な 実施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化合物 半導体 の 製造方 法 の 工程 を 示 す 断面 図 。
第 2 図 は 、 本発 明 の 他 の 実施 例 に 係 る I I I 族 窒 化物 系
化 合 物 半 導体 の 製 造方 法 の 工程 を 示 す 断 面 図 。
第 3 図 は 、 本発 明 の 他 の 実施 例 に 係 る I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造方 法 の 工程 の 一 部 を 示 す 断 面 図 。
第 4 図 は 、 本発 明 の 他 の 実施例 に 係 る I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半 導体 の 製 造方 法 の 工程 を 示 す 断 面 図 。
第 5 図 は 、 本発 明 の 他 の 実施 例 に 係 る I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半 導体 の 製 造方 法 の 工程 を 示 す 断面 図 。
第 6 図 は 、 本発 明 の 他 の 実施 例 に 係 る I I I 族 窒化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造方 法 の 工程 の 一 部 を 示 す 断 面 図 。
第 7 図 は 、 従 来 の 、 ピ ッ ト を 有 す る III 族 窒化物 系 化 合 物 半導 体 を 示 す 断面 図 。 発 明 を 実施 す る た め の 最 良 の 形態
以 下 、 本発 明 を 望 ま し い 実施 の 形態 に 基 づ い て 説 明 す る 。 但 し 、 本 件発 明 は 、 以 下 の 実施 形 態 や 実施 例 に 限 定 さ れ る も の で は な く 、 記載 の 一 部 を 他 の 部 分 と 関係 な く 任意 に 抽 出 し て 発 明 を 把握 す る こ と が 可 能 で あ る 。
ま た 、 発 明 の 開 示 の 欄 で 記載 し た 事項 は 望 ま し い 実施 の 形 態 で も あ る 。 上 記 の 発 明 の 実施 の 形 態 と し て は 、 次 の 中 カゝ ら そ れ ぞ れ選択す る こ と が で き る 。 以 下 の 説 明 は 全実施例 に お い て 共 通 で あ る 。
基板上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 を 順 次積層 を 形 成 す る 場 合 は 、基 板 と し て は サ フ ァ イ ア 、 シ リ コ ン (Si) 、 炭 ィ匕 ケ ィ 素 (SiC) 、 ス ビ ネ ノレ (MgAl204) 、 LiGa02、 NdGa03、 Z n 0、 M g 0 そ の 他 の 無機 結 晶 基 板 、 リ ン 化 ガ リ ウ ム 又 は 砒
化 ガ リ ゥ ム の よ う な I I I _ V 族化 合 物 半導 体 あ る い は 窒化 ガ リ ウ ム ( G a N )そ の 他 の III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 等 を 用 い る こ と 力 S で き る 。
III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体層 を 形成 す る 方 法 と し て は 有 機 金 属 気 相 成長 法( M0CVD 又 は M0VPE) 力 S 好 ま し い 力 S 、 分 子 線 気 相 成長 法 ( MB E )、 ハ ラ イ ド 気 相 成 長 法 ( H a 1 i d e VPE) 等 を 用 レ、 て も 良 く 、 各 層 を 各 々 異 な る 成 長 方 法 で 形 成 し て も 良 レヽ 。
III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 は 、 III 族 元 素 の 組成 の 一 部 又 は 全部 を 、 ポ ロ ン (B)、 タ リ ゥ ム (T1)で 置 き 換 え て も 、 ま た 、 窒 素 (N)の 組成 の 一 部 を リ ン (P)、 ヒ 素 (As)、 ア ン チ モ ン (Sb) 、 ビ ス マ ス (Bi)で 置 き 換 え て も 本発 明 を 実 質 的 に 適 用 で き る 。 ま た 、 こ れ ら 元 素 を 組成 に 表 示 で き な い 程度 の ド ー プ を し た も の で も 良 レヽ 。 例 え ば組成 に ィ ン ジ ゥ ム (In)、 ヒ 素 (As)を 有 し な い III 族 窒化 物 系 化 合物 半導 体 で あ る Al xGa - χΝ ( 0≤ χ≤ 1) に 、 ア ル ミ ニ ウ ム (A 1)、 ガ リ ゥ ム (Ga) よ り も 原 子 半径 の 大 き な イ ン ジ ウ ム (I n)、 又 は 窒 素 (N) よ り も 原 子 半径 の 大 き な ヒ 素 (As) を ド ー プ す る こ と で 、 窒 素原 子 の 抜 け に よ る 結 晶 の 拡 張歪 み を 圧 縮歪 み で 補償 し 結 晶 性 を 良 く し て も 良 い 。 こ の よ う に し て 結 晶 性 を 良 く す る こ と で 本願 発 明 と 合 わ せ て 更 に 貫 通 転位 を 1 0 0 乃 至 1 0 0 0 分 の 1 程度 に ま で 下 げ る こ と も で き る 。 な お 、 発 光 素 子 と し て 構成す る 場合 は 、 II I 族 窒化物 系 化 合物 半導 体 の 2 元 系 、 若 し く は 3 元 系 を 用 レ、 る こ と 力 S 望 ま し い 。
n 型 の III 族 窒化物 系 化 合 物 半導 体 層 を 形成す る 場合 に は 、 n 型 不 純 物 と し て 、 Si、 Ge、 Se、 Te、 C 等 IV 族 元
素 又 は VI 族 元 素 を 添カ卩 す る こ と 力 S で き る 。 ま た 、 p 型 不 純 物 と し て は 、 Zn、 Mg、 Be、 Ca、 Sr、 Ba 等 II 族元 素 又 は IV 族 元 素 を 添加 す る こ と が で き る 。 こ れ ら を 複 数 或 い は n 型 不 純 物 と p 型 不 純 物 を 同 一 層 に ド ー プ し て も 良 い 本願 と 組 み 合 わ せ て い わ ゆ る 横方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 を 行 う 構成 と し て も 良 い 。 即 ち 、 種 々 の 横方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル成 長 に よ り 貫 通 転位 を 減 ら す構成 を 組 み合 わ せ て も 良 い 。 横方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル成長 と し て は 成長 面 が 基 板 に 垂 直 と な る も の が 望 ま し い が 、 基板 に 対 し て 斜 め の フ ァ セ ッ ト 面 の ま ま 成長 す る も の で も 良 い 。 こ の 際 、 段 差 の 底 部 に 底 面 の 無 い 、 断 面 が V 字 状 の も の で も 良 い 。
即 ち 、 図 2 ( a ) の よ う な 、 基板 1 上 に バ ッ フ ァ 層 2 を 介 し て 形成 さ れ た ピ ッ ト の 低減 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導体層 3 0 0 を 図 2 ( b ) の よ う に エ ッ チ ン グ し て 点 状 、 ス ト ラ イ プ状 又 は 格子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 す る 。 III 族 窒化 物 系 化 合物 半 導 体層 3 0 0 は 図 1 ( d ) の 第 1 の III 族 窒 化 物 系 化合 物 半 導体 3 1 、 第 2 の III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 4 、 第 3 の III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導体 3 2 を 合 わ せ て 示 し て い る 。 こ う し て 、 III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体層 3 0 0 の 段 差 の 上 面及 ぴ側 面 を 核 と し て 第 4 の III 族 窒 化 物 系 化合 物 半導体 3 3 を 縦及 ぴ横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る ( 図 2 の ( c ) ) こ と で 段 差 を 埋 め る と 共 に 、 段 差 の 下段 上 方 に は 貫通 転位 の 抑 制 さ れ た 領 域 を 形 成 す る こ と カ で き る ( 図 2 の ( d ) )。
基 板 1 上 に ノ ッ フ ァ 層 2 を 介 し て 形成 さ れ た ピ ッ ト の 低減 さ れ た III 族 窒化 物 系 化 合物 半 導 体層 3 0 0 の 、 ェ ツ チ ン グ に よ る 点 状 、 ス ト ラ イ プ状 又 は 格子 状等 の 島 状
態 に 形成 す る 方 法 と し て は 、 図 3 の ( a ) の よ う に 基板 1 を 露 出 す る ま で 行 う 方 法や 、 図 3 の ( b ) の よ う に 段 差 の 上 段 を マ ス ク 5 で覆 う 方法 、 又 は 図 3 の ( c ) の よ う に 段 差 の 上 段及 び 下段 を マ ス ク 5 で 覆 う 方 法 、 等 で も 良 い 。
ま た 、 第 8 〜 第 1 3 の 特徴 を 用 い た 場合 即 ち 図 4 の 成 長 法 を 用 い た 場合 に は 、 図 5 に 示 す横 方 向 ェ.ピ タ キ シ ャ ル成 長 を 用 い て も よ レ、 。 即 ち 、 図 5 ( a ) の よ う な 、 基板 1 0 1 上 に バ ッ フ ァ 層 1 0 2 を 介 し て 形成 さ れ た ピ ッ ト の 低減 さ れ た III 族 窒化 物 系 化 合 物 半導体層 4 0 0 を 図 5 ( b ) の よ う に エ ッ チ ン グ し て 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格子 状 等 の 島 状態 に 形成 す る 。 III 族 窒 化物 系 化 合 物 半導体 層 4 0 0 は 図 4 ( d ) の III 族 窒化 物 系 化合 物 半導体 1 3 1 、 1 3 2 を 合 わ せ て 示 し て い る 。 こ う し て 、 III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体層 4 0 0 の 段 差 の 上 面 及 び側 面 を 核 と し て 新 た な I I I 族 窒化 物 系 化合 物 半導 体 1 3 3 を 縦及 び横方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成長 さ せ る ( 図 5 の ( c ) ) こ と で 段 差 を 埋 め る と 共 に 、 段 差 の 下段 上 方 に は 貫 通 転位 の 抑 制 さ れ た 領 域 を 形成 す る こ と が で き る ( 図 5 の ( d ) )。
基 板 1 0 1 上 に バ ッ フ ァ 層 1 0 2 を 介 し て 形成 さ れ た ピ ッ ト の 低減 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半 導 体層 4 0 0 の 、 エ ッ チ ン グ に よ る 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格子 状 等 の 島 状 態 に 形成す る 方 法 と し て は 、 図 6 の ( a ) の よ う に 基板 1 0 1 を 露 出 す る ま で 行 う 方 法 や 、 図 6 の ( b ) の よ う に 段 差 の 上段 を マ ス ク 1 0 5 で 覆 う 方 法 、 又 は 図 6 の ( c ) の よ う に 段 差 の 上段 及 ぴ 下 段 を マ ス ク 1 0 5
で覆 う 方法 、 等 で も 良 い 。
上記 の ピ ッ ト の 低減 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半導 体 を 形成 し た ウ ェ ハ に は 、 F E T 、 発 光 素 子 等 の 半導体 素 子 を 形成 す る こ と が で き る 。 発 光 素 子 の 場合 は 、 多 重 量子 井 戸 構 造 ( M Q W )、 単 一 量 子 井 戸 構 造 ( S Q W ) の 他 、 ホ モ 構 造 、 ヘ テ ロ 構 造 、 ダ ブルへ テ ロ 構 造 の も の が 考 え ら れ る が 、 p i n 接合 或 い は ρ η 接合 等 に よ り 形成 し て も 良 い 。
第 2 の III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 成長 温度 は 、 横 方 向 成長 さ せ る 点 か ら 9 0 0 °C 以 上 の 成 長 温度 が 好 ま し い 。 9 0 0 °C 未満 の 成長 温度 で は 非 晶 質 の 層 が 形 成 さ れ て し ま う こ と と な り 不 都 合 だ 力 ら で あ る 。
第 2 の III 族 窒化 物 系 化 合 物 半 導 体 の ア ル ミ ニ ウ ム 組 成 は 、 第 1 の III 族 窒 化 物 系 化合 物 半 導 体 の ア ル ミ ニ ゥ ム 組成 よ り も 5 パ ー セ ン ト 以 上 、 好 ま し く は 10 パ ー セ ン ト 以 上 多 レ、 も の と す る こ と が 望 ま し レヽ 。 即 ち 、 例 え ば第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合物 半導体 が G aN な ら ば 、 第 2 の III 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 は Al。.。sGa。.95N、 好 ま し く は Al o. iGao. gN 等 と す る こ と 力 S 望 ま し い 。 ア ル ミ ニ ウ ム 組成 が よ り 多 い 第 2 の I I I 族 窒化 物 系 化 合物 半 導 体 を 導 入す る こ と で 、 ア ル ミ ニ ウ ム 組成 が 少 な い 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半導 体 が 覆 え な い ピ ッ ト の 底 部 を 覆 う こ と 力 S で き る 。 尚 、 ド ー パ ン ト に よ り 横方 向 成長 を 速 く さ せ る こ と も 可 能 で あ る 。 III 族 と 置 き 換 わ っ て ァ ク セ プ タ と な る II 族 元 素 を 供 給 す る こ と に よ り 、 ア ル ミ ニ ウ ム が 無 く て も 、 ま た 、 ア ル ミ ニ ウ ム 組成 力 s よ り 多 レヽ 第 2 の III 族 窒化物 系 化合物 半 導体 を 形 成 す る 場合 は 更 に 横方
向 成長 を 速 く さ せ る こ と も 可 能 で あ る 。 〔 第 1 実施 例 〕
第 1 実施例 は 図 1 に 示 す製造 方法 に 関 す る 。 有機 洗浄 及 び熱 処 理 に よ り 洗浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単結 晶 の サ フ ァ イ ア 基板 1 上 に 、 温度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H2 を 10 L /m i n、 NH 3 を 5 L/m i n、 TMA を 20 μ ΐηο 1 /ηι ί η で 約 3 分 間 供 給 し て A 1 N の バ ッ フ ァ 層 2 を 約 20 nm の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1 100 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/m i n、 NH3 を 10 L/m i n、 TMG を 300〃 rao l /m i n で 導入 し 、 膜厚約 l /z m の GaN 層 3 1 を 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1000 °C に 降 温 し 、 H2 を 10 L /m i n、 NHs を 10 L/m i n、 TMG を 100 μ mo 1 /ra i n , TMA を 10 μ m o 1 / m i n で 供給 し 、 月奠厚糸勺 l O O nm の Alo. 15Gao. S 5N 力 ら 成 る 層 4 を 形成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基板 1 の 温度 を 1 100 °C に 昇 温 し 、 H 2 を 20 L/m i n、 NH 3 を 10 L/m i n、 TMG を 300 μ ιη o l /m i n で 導 入 し 、膜 厚 約 5 μ πι の GaN 層 3 2 を 形成 し た 。 こ の よ う に し て 形成 し た GaN 層 3 2 に は ウ ェ ハ に ピ ッ ト が 見 ら れ な カゝ つ た 。
〔 比 較例 〕
降 温 と 昇 温 を せ ず 、 A l。. l s G a。. 8 5N 力 ら 成 る 層 4 を 形 成 せ ず に 、 連続 し て GaN 層 3 1 と GaN 層 3 2 を 形成す る よ う に し て 、 第 1 実 施 例 と 同 様 に 膜厚 の GaN 層 を サ フ ア イ ァ 基板 の a 面 に A 1 N バ ッ フ ァ 層 を 介 し て 形成 し た 。 こ の よ う に し て 形成 し た GaN 層 に は 、 ウ ェ ハ に 数十 個 の ピ ッ ト が 形 成 さ れ て い た 。
〔 第 2 実施 例 〕
第 1 実施 例 に お い て 、 膜 厚 約 l in の GaN 層 3 1 を 形成 し た の ち に 形成 す る 層 4 を 、 膜厚約 lOOnm の Alo. 15Gao. s N: M g と し た 他 は 同 様 に 形成 し た 。 マ グ ネ シ ウ ム ( M g )の ド ー プ 量 は 約 1019cm— 3 と し た 。 層 4 の 上 の 膜厚約 5 m の GaN 層 3 2 に は ウ エ ノヽ に ピ ッ ト が 見 ら れ な 力 つ た 。 な お 、 Alo. 15Ga0.85N:Mg の 形 成 は Al。. 15Ga0- 85N よ り も 横 方 向 成 長 が 速 い こ と が 確認 さ れ た 。
〔 第 3 実施 例 〕
第 1 実施 例 に お い て 、 膜 厚 約 1 μ m の GaN 層 3 1 を 形 成 し た の ち に 形 成 す る 層 4 を 、 膜厚 約 lOOnm の GaN: Mg と し た 他 は 同 様 に 形 成 し た 。 マ グ ネ シ ウ ム ( M g )の ド ー プ 量 は 約 1019cm— 3 と し た 。 層 4 の 上 の 膜 厚 約 5 μ πι の GaN 層 3 2 に は ウ エ ノ、 に ピ ッ ト 力 S 見 ら れ な 力 つ た 。 な お 、 G a N: M g の 形 成 は GaN と 違 い 、 横方 向 成 長 が 確認 さ れ た 。
〔 第 4 実施 例 〕
第 4 実施 例 は 図 4 に 示 す 製 造方 法 に 関 す る 。 有機 洗浄 及 び熱 処 理 に よ り 洗浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単結 晶 の サ フ ァ イ ア 基 板 1 0 1 上 に 、温度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H2 を 1 OL/mi η , NH3 を 5L/min、 TMA を 20 μ ηιο1/πιίη で 約 3 分 間 供 給 し て A1N の ノ ッ フ ァ 層 1 ◦ 2 を 約 20nmの 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 0 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 NH3 を 10L/rain、 TMG を 300 μ πι ol/min で 導入 し 、 膜厚 約 Ι μ πι の GaN 層 1 3 1 を 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 0 1 の 温度 を 1100 °C に 昇 温
し 、 10 分 間 保 持 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基板 1 0 1 の 温 度 を 1100 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 NH3 を 1 OL/rai n, T MG を 300 mol/min で 導入 し 、 膜厚 約 5 /·ΐ πι の GaN 層 1 3
2 を 形成 し た 。 こ の よ う に し て 形成 し た GaN 層 1 3 2 に は ウ エ ノヽ に ピ ッ ト 力 S 見 ら れ な 力 つ た 。
〔 比 較 例 1 〕
サ フ ァ イ ア 基 板 1 0 1 の 温度 を 1000 °C に 保 持 し て 連 続 し て GaN層 1 3 1 と GaN層 1 3 2 を 形 成 す る よ う に し て 、 第 4 実施 例 と 同 様 に 膜厚 の GaN層 を サ フ ァ イ ア 基 板 の a 面 に A1N ノく ッ フ ァ 層 を 介 し て 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た GaN 層 に は 、 ウ ェ ハ に 数千個 の ピ ッ ト が 形 成 さ れ て い た 。 〔 比 較 例 2 〕
サ フ ァ イ ア 基板 1 0 1 の 温度 を 1100 °C に 保 持 し て 比 較 例 1 と 同 様 に 膜厚 の GaN層 を サ フ ァ イ ア 基 板 の a 面 に A1N ノ ッ フ ァ 層 を 介 し て 形成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た GaN 層 に は 、 ウ ェ ハ に 数十 個 の ピ ッ ト が 形成 さ れ て い た 。 尚 、 本発 明 を 示 す に あ た り 最 も 実 用 的 で適 切 な 例 と し て 上 記 の 実施 例 を 用 い た が 、 本発 明 は 上 記 の 実施 例 の み に 限 定 さ れ る も の で は な く 、 本発 明 の 範 囲 内 で の 他 の 変 形例 や応 用 例 を 含 む も の で あ る 。